중국의 철도 운송 산업의 급속한 발전과 에너지 절약 및 친환경의 새로운 개발 개념과 함께 경량화가 현대 차량 설계 및 제조의 초점이되었습니다. 탄소 섬유 복합재는 경량, 고강도, 내식성, 저비용 및 설계, 가공 및 수정이 쉬운 특성을 가지고 있습니다. 차체의 경량화를 실현하는 중요한 수단입니다.
- 재료 선택 및 구조 설계
전통적인 지하철 캡 커버는 탄소 섬유 폼 샌드위치 재질로 만들어진 유리 섬유 강화 플라스틱으로 만들어졌습니다. 가볍고 고강도 구조로 얇고 단단한 두 개의 탄소 섬유 복합 패널로 구성되어 있으며 내부 및 외부 패널과 두껍고 가벼운 폼 코어로 구성됩니다.
높은 비강도, 높은 비계 수, 우수한 내 충격성, 흡음, 진동 흡수 및 단열 특성을 가지고 있습니다. 탄소 섬유 강화 소재는 T700과 에폭시 수지로 만들어졌으며 샌드위치 코어는 T90.150 폼입니다. 지하철 운전실의 헤드 커버는 오토 클레이브 통합 성형 기술을 채택하고 앞 유리는 중간에 설치되고 램프 장착 구멍은 예약되어 있습니다. 캡 후드의 샌드위치 샌드위치 구조에서 중간층은 주로 패널 및 후드 형성을 지원하는 역할을합니다.
- 자유 크기 최적화
운전실 후드의 내부 및 외부 패널의 전체 크기 레이아웃에 따라 섬유 방향이 플라이의 힘 전달 방향을 따라 배열되고 전단 및 굽힘 하중 요구 사항이 통합되어 섬유의 고강도 및 강성을 극대화합니다. 축 방향.
플라이 방향의 수는 가능한 한 적어야합니다. 일반적으로 0 °, 90 ° 및 ± 45 °의 0 플라이 방향이 채택됩니다. 그중 45 ° 플라이는 축 방향 힘의 전달 및 지지력에 유익합니다. ± 90 ° 플라이는 전단 하중에 완충 효과가 있으며 공정 개선에 큰 도움이됩니다. 16 ° 플라이는 측면 강성을 제어하고 Poisson의 비율을 조정할 수 있습니다. Bosch의 실제 구조 제작에서 각 층의 두께는 최소 단일 층 두께의 정수 배수이며 총 0.15 개의 서로 다른 모양의 층이 사용됩니다. 각 층의 두께는 6mm이며, 6/2/0 층은 각각 90 °, 45 ° 및 ± XNUMX °로 사용됩니다.
3. 부설 순서 최적화
라미네이트를 기반으로 한 탄소 섬유 복합재의 구조 최적화 설계에서는 적층 순서를 최적화해야합니다. 복합 재료의 적층 순서는 탄소 섬유 라미네이트의 기계적 특성뿐만 아니라 공정에도 영향을 미칩니다.
각 레이어의 모양이 프리 사이즈 최적화로 절단되기 때문에 많은 레이어가 후드의 내부 및 외부 패널에서 완전히 덮이지 않으므로 배치 순서의 레이아웃은 전체 레이아웃이고 실제 배치는 후드의 로컬 영역이 다릅니다.
캡 후드의 폼 코어 샌드위치 구조의 전반적인 성형 성능을 개선하고 라미네이트의 두께 변경 영역에서 계단식 두께의 갑작스런 변화를 방지하려면 샌드위치 라미네이트의 내부 및 외부 표면을 완전히 덮어야합니다. 후드의 전체 구조를 덮습니다. 동시에, 헤드 커버의 내 충격성을 향상시키기 위해 적층 순서의 최적화 결과의 최 외각과 최 내층에 ± 45 °의 풀 스케일 레이어를 추가했습니다.
4. 최적화 결과 결정
일련의 최적화 설계와 부설 기술의 지속적인 수정을 거친 후 탄소 섬유 캡 후드의 최종 품질은 27 %입니다. 최적화 전의 풀 사이즈 동일 두께 구조는 188.4kg이며 최적화 된 품질은 약 137.5kg 감소합니다. 원래의 유리 섬유 캡 후드 품질은 218.4kg이며 CFRP 폼 샌드위치 구조의 품질이 채택되었습니다. 약 37 % 감소했습니다.
복합 라미네이트 구조를 최적화하고 재료를 합리적으로 배열하며 재료의 잠재적 인 특성을 발휘함으로써 구조적 중복을 피할 수 있고 구조적 응력을 증가시킬 수 있습니다. 강도, 강성 및 안정성 요구 사항을 충족하는 조건에서 이상적인 경량 효과를 얻을 수 있습니다.
